- 晶体的常识
- 共3962题
已知A、B、C、D都是周期表中的短周期元素,它们的核电荷数依次增大.A原子、C原子的L电子层中,都有两个未成对的电子,C、D同主族.E、F都是第四周期元素,E原子核外有4个未成对电子,F原子的外围电子排布式为3d104s1.请填空:
(1)E2+离子的核外电子排布式是______.
(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中,其中心原子采取______杂化.
(3)B的气态氢化物易溶于C的简单氢化物中,其主要原因是______.
(4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB-互为等电子体,它们结构相似,1mol DAB-中含有π键的数目为______.
(5)某种化合物由D、E、F三种元素组成,其晶胞如图所示,则其化学式为______.
(6)某配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E2+与配位体AB-构成,配位数为6.甲的水溶液与稀硫酸在加热时发生非氧化还原反应,生成三种硫酸盐和一种与AB-是等电子体的气态化合物,反应的化学方程式为
______.
正确答案
解:A、B、C、D都是周期表中的短周期元素,它们的核电荷数依次增大,A原子、C原子的L电子层中,都有两个未成对的电子,则外围电子排布为2s22p2、2s22p4,故A为C元素、C为O元素,B原子序数介于C、O元素之间,则B为N元素,C、D同主族且为短周期元素,则D为S元素;
E、F都是第四周期元素,E原子核外有4个未成对电子,外围电子排布为3d64s2,故E为Fe元素,F原子的外围电子排布式为3d104s1,则F为Cu,
(1)Fe原子失去最外层两个电子生成Fe2+,根据构造原理知Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 (或[Ar]3d6),
故答案为:1s22s22p63s23p63d6 (或[Ar]3d6);
(2)A的最高价氧化物的水化物H2CO3,根据价层电子对互斥理论知,中心原子C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对,所以C原子采用sp2杂化,故答案为:sp2;
(3)B的气态氢化物是NH3、C的氢化物是H2O,氨气和水分子之间能形成氢键从而增大氨气的溶解性,故答案为:NH3与H2O分子间会形成氢键;
(4)等电子体结构、性质相似,化合物CO2、N2O和阴离子SCN-互为等电子体,它们结构相似,1mol二氧化碳分子中π键数目是2NA(或1.204×1024),根据等电子体理论知1mol SCN-中含有π键的数目为2NA(或1.204×1024),故答案为:2NA(或1.204×1024);
(5)D是S元素、E是Fe元素、F是Cu元素,该晶胞中S原子个数为8,Fe原子个数=4×+6×
=4,Cu原子个数=8×
+1+4×
=4,则S、Fe、Cu原子个数之比为8:4:4=2:1:1,则该物质的化学式为FeCuS2,故答案为:FeCuS2;
(6)某配合物甲的焰色反应呈紫色,说明含有K元素,其内界由中心离子Fe2+与配位体CN-构成,配位数为6,根据化合物中各元素化合价的代数和为0知,甲的化学式为K4Fe(CN)6,甲的水溶液与稀硫酸在加热时发生非氧化还原反应,生成三种硫酸盐和一种与AB-是等电子体的气态化合物,根据元素守恒知,生成的硫酸盐是硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸铵和CO,则该反应方程式为K4Fe(CN)6+6H2SO4+6H2O2K2SO4+FeSO4+3(NH4)2SO4+6CO↑,
故答案为:K4Fe(CN)6+6H2SO4+6H2O2K2SO4+FeSO4+3(NH4)2SO4+6CO↑.
解析
解:A、B、C、D都是周期表中的短周期元素,它们的核电荷数依次增大,A原子、C原子的L电子层中,都有两个未成对的电子,则外围电子排布为2s22p2、2s22p4,故A为C元素、C为O元素,B原子序数介于C、O元素之间,则B为N元素,C、D同主族且为短周期元素,则D为S元素;
E、F都是第四周期元素,E原子核外有4个未成对电子,外围电子排布为3d64s2,故E为Fe元素,F原子的外围电子排布式为3d104s1,则F为Cu,
(1)Fe原子失去最外层两个电子生成Fe2+,根据构造原理知Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 (或[Ar]3d6),
故答案为:1s22s22p63s23p63d6 (或[Ar]3d6);
(2)A的最高价氧化物的水化物H2CO3,根据价层电子对互斥理论知,中心原子C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对,所以C原子采用sp2杂化,故答案为:sp2;
(3)B的气态氢化物是NH3、C的氢化物是H2O,氨气和水分子之间能形成氢键从而增大氨气的溶解性,故答案为:NH3与H2O分子间会形成氢键;
(4)等电子体结构、性质相似,化合物CO2、N2O和阴离子SCN-互为等电子体,它们结构相似,1mol二氧化碳分子中π键数目是2NA(或1.204×1024),根据等电子体理论知1mol SCN-中含有π键的数目为2NA(或1.204×1024),故答案为:2NA(或1.204×1024);
(5)D是S元素、E是Fe元素、F是Cu元素,该晶胞中S原子个数为8,Fe原子个数=4×+6×
=4,Cu原子个数=8×
+1+4×
=4,则S、Fe、Cu原子个数之比为8:4:4=2:1:1,则该物质的化学式为FeCuS2,故答案为:FeCuS2;
(6)某配合物甲的焰色反应呈紫色,说明含有K元素,其内界由中心离子Fe2+与配位体CN-构成,配位数为6,根据化合物中各元素化合价的代数和为0知,甲的化学式为K4Fe(CN)6,甲的水溶液与稀硫酸在加热时发生非氧化还原反应,生成三种硫酸盐和一种与AB-是等电子体的气态化合物,根据元素守恒知,生成的硫酸盐是硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸铵和CO,则该反应方程式为K4Fe(CN)6+6H2SO4+6H2O2K2SO4+FeSO4+3(NH4)2SO4+6CO↑,
故答案为:K4Fe(CN)6+6H2SO4+6H2O2K2SO4+FeSO4+3(NH4)2SO4+6CO↑.
(2015秋•石嘴山校级期末)如图为某晶体的一个晶胞.该晶体由A、B、C三种基本粒子组成.试根据图示判断,该晶体的化学式是( )
正确答案
解析
解:根据晶胞图可知,A原子分布在立方体的六个面心上,所以晶胞中含有A原子的数目为=3,B原子分布在立方体的八个顶点上,所以晶胞含有B原子数目为
=1,C原子位于立方体的体心,数目为1,所以在晶胞中ABC三种原子的个数比为3:1:1,所以晶体的化学式为:A3BC,故答案选C;
如图是氯化铯晶体的一个晶胞,有关该晶体的说法正确的是:( )
正确答案
解析
解:该晶胞中铯离子个数=1,氯离子个数=8=1,所以氯化铯的化学式CsCl,
根据图片晶胞结构知,每个晶胞中含有一个铯离子,每个顶点上的氯离子被8个晶胞共用,每个氯离子周围最近的铯离子是8,
采用沿X、Y、Z三轴切割的方法知,每个氯离子周围最近的氯离子个数是6,
故选D.
[化学-物质结构与性质]
H、C、N、O、都属于自然界中常见非金属元素.
(1)O、C、N三种元素的第一电离能由小到大顺序是______;NH4+中氮原子轨道的杂化类型为______.
(2)CO、N2的结构可表示为:两者的键能数据:(单位kJ/mol)
结合数据说明CO比N2活泼的原因______.
(3)乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高的多,原因是______.
(4)C、N元素形成的新材料具有如右图所示结构,该晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石,成为首屈一指的超硬新材料. 该物质的化学式为:______.
正确答案
解:(1)同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势,但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为:N>O>C;
NH4+中氮原子含有4个共价键,所以其轨道的杂化类是sp3杂化;
故答案为:N>O>C;sp3杂化;
(2)根据表中数据可知,断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol,断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol,断裂一个π键CO比N2更容易,所以CO更活泼.
故答案为:CO的第一个π键的键能为273kJ/mol,N2中的第一个π键的键能为523.3kJ/mol,所以CO的第一个键比N2更容易断裂;
(3)乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)分子之间可以形成氢键,三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键,故乙二胺的沸点较高.
故答案为:乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键;
(4)该晶胞中含有碳原子个数=8×=3,N原子个数为4,所以其化学式为C3N4,故答案为:C3N4.
解析
解:(1)同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势,但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为:N>O>C;
NH4+中氮原子含有4个共价键,所以其轨道的杂化类是sp3杂化;
故答案为:N>O>C;sp3杂化;
(2)根据表中数据可知,断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol,断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol,断裂一个π键CO比N2更容易,所以CO更活泼.
故答案为:CO的第一个π键的键能为273kJ/mol,N2中的第一个π键的键能为523.3kJ/mol,所以CO的第一个键比N2更容易断裂;
(3)乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)分子之间可以形成氢键,三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键,故乙二胺的沸点较高.
故答案为:乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键;
(4)该晶胞中含有碳原子个数=8×=3,N原子个数为4,所以其化学式为C3N4,故答案为:C3N4.
已知NaCl的摩尔质量为58.5g•mol-1,其晶体密度为d g•cm-3,若右图中钠离子与最接近的氯离子的核间距离为a cm,那么阿伏加德罗常数的值可表示( )
正确答案
解析
解:氯化钠的摩尔体积==
,根据图片知,每个小正方体中含有
个NaCl,所以一个NaCl的体积是2a3cm3,1mol物质含有的微粒是阿伏伽德罗常数个,所以阿伏加德罗常数的值=
=
=
/mol,故选B.
①若某金属M为第四周期单电子数最多的元素,该元素在周期表中的位置______.若该单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示.则晶胞中该原子的配位数为______,该单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的______.
②在MCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为[MCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:[MCln(H2O)6-n]x++xR-H→Rx[MCln(H2O)6-n]+xH+
交换出来的H+经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成.将含0.0015mol[MCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200mol/L NaOH溶液25.00mL,可知该配离子的化学式为______(M用其元素符号表示),中心离子的配位数为______.
正确答案
第四周期VIB族
12
面心立方最密堆积
[CrCl(H2O)5]2+
6
解析
解:①第四周期单电子数最多的元素是Cr,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,共有6个未成对电子,Cr元素在周期表中的位置是第四周期VIB族;
以顶点的原子为例,和顶点原子距离最近的原子是相邻的三个面心上原子,所以该原子的配位数=3×8×=12,该晶胞构型为面心立方,属于铜型,或者面心立方最密堆积;
故答案为:第四周期VIB族;12;面心立方最密堆积;
②中和生成的H+需浓度为0.1200mol/L氢氧化钠溶液25.00mL,则可以得出H+的物质的量为0.12nol/L×25.00×10-3L=0.0030mol,所以x==2,Cr的化合价为+3价,结合[CrCln(H20)6-n]x+,有3-n=2,可以得知n=1,即该配离子的化学式为[CrCl(H2O)5]2+;
中心离子为氯离子,配体是Cr和H20,所以中心离子配位数是1+5=6,
故答案为:[CrCl(H2O)5]2+;6.
(1)下列各化合物中,属于同系物的有______,属于同分异构体的有______(填字母编号).
A.CH3CH2CH2CHO与B.
C.
D.E.
F.2-甲基丁烷和2,2-二甲基丙烷
(2)下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序).
①写出各晶体对应的晶胞:钠______,碘______(填字母编号).
②其中与SiO2的晶体类型相同的是______(填字母编号).
(3)金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子),则Cu的晶体中Cu原子的配位数为______,其空间利用率为______必须用含π的代数式表示,否则不给分).
正确答案
解:(1)A.CH3CH2CH2CHO与,二者分子式相同、结构不同,所以互为同分异构体;
B.都属于氨基酸,结构相似,分子间相差1个个CH2原子团,所以二者互为同系物;
C.,前者为苯酚,属于酚类,后者为苯甲醇,二者结构不同、分子式也不同,所以二者既不是同系物,也不是同分异构体;
D.二者含有的羟基数目不同,一定不属于同系物,二者的分子式不同,也不属于同分异构体;
E.二者都含有两个羧基,属于二元羧酸,分子间相差2个个CH2原子团,所以互为同系物;
F.2-甲基丁烷和2,2-二甲基丙烷,二者分子式相同、结构不同,都是戊烷的同分异构体;
所以互为同系物的为:BE;互为同分异构体的为:AF,
故答案为:BE;AF;
(2)由晶胞图可知,A为氯化钠的晶胞图,构成微粒为离子;
B为干冰的晶胞图,构成微粒为二氧化碳分子;
C为碘的晶胞图,构成微粒为碘分子,
D为金刚石的晶胞图,构成微粒为碳原子;
E为钠的晶胞图,构成微粒为原子,
①钠的晶胞为E;碘的晶胞为C,
故答案:E;C;
②二氧化硅为原子晶体,与二氧化硅晶体类型相同的是D金刚石,
故答案为:D;
(3)金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子),铜的晶胞中,同一层上四个角,加上下面4个面中心四个,和上面4个面对应的4个,总共12个,所以配位数为12;
设铜原子的比较为r,则晶胞的棱长为:l=×4r=2
r,晶胞的体积为:V=l3=(2
r)3=16
r3,每个铜原子的体积为:
πr3,每个晶胞中含有4个铜原子,则4铜原子的体积为:
πr3×4=
πr3,所以铜晶胞中空间利用率=
×100%=
×100%=
π,
故答案为:12;π.
解析
解:(1)A.CH3CH2CH2CHO与,二者分子式相同、结构不同,所以互为同分异构体;
B.都属于氨基酸,结构相似,分子间相差1个个CH2原子团,所以二者互为同系物;
C.,前者为苯酚,属于酚类,后者为苯甲醇,二者结构不同、分子式也不同,所以二者既不是同系物,也不是同分异构体;
D.二者含有的羟基数目不同,一定不属于同系物,二者的分子式不同,也不属于同分异构体;
E.二者都含有两个羧基,属于二元羧酸,分子间相差2个个CH2原子团,所以互为同系物;
F.2-甲基丁烷和2,2-二甲基丙烷,二者分子式相同、结构不同,都是戊烷的同分异构体;
所以互为同系物的为:BE;互为同分异构体的为:AF,
故答案为:BE;AF;
(2)由晶胞图可知,A为氯化钠的晶胞图,构成微粒为离子;
B为干冰的晶胞图,构成微粒为二氧化碳分子;
C为碘的晶胞图,构成微粒为碘分子,
D为金刚石的晶胞图,构成微粒为碳原子;
E为钠的晶胞图,构成微粒为原子,
①钠的晶胞为E;碘的晶胞为C,
故答案:E;C;
②二氧化硅为原子晶体,与二氧化硅晶体类型相同的是D金刚石,
故答案为:D;
(3)金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子),铜的晶胞中,同一层上四个角,加上下面4个面中心四个,和上面4个面对应的4个,总共12个,所以配位数为12;
设铜原子的比较为r,则晶胞的棱长为:l=×4r=2
r,晶胞的体积为:V=l3=(2
r)3=16
r3,每个铜原子的体积为:
πr3,每个晶胞中含有4个铜原子,则4铜原子的体积为:
πr3×4=
πr3,所以铜晶胞中空间利用率=
×100%=
×100%=
π,
故答案为:12;π.
铁、铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用.请回答下列问题:
(1)铁在元素周期表中的位置______.
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于______(填晶体类型).Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=______.Fe(CO)x在一定条件下发生反应:
Fe(CO)x(s)⇌Fe(s)+xCO(g).已知反应过程中只断裂配位键,由此判断该反应所形成的化学键类型为______.
(3)写出CO的一种常见等电子体分子的结构式______;两者相比较沸点较高的为______(填化学式).
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示.
①基态铜原子的核外电子排布式为______.
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目______.
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如附图2所示(黑点代表铜原子).
①该晶体的化学式为______.
②已知该晶体的密度为ρ g•cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为______pm(只写计算式).
正确答案
解:(1)Fe位于第四周期第VIII族,故答案为:第四周期第Ⅷ族;
(2)Fe(CO)x晶体的熔沸点较低,所以属于分子晶体;Fe原子价电子数是8,每个CO分子提供一个电子对,所以8+2n=18,n=5;只有配位键断裂,生成的物质是Fe,则形成的化学键是金属键;
故答案为:分子晶体;5;金属键;
(3)原子个数相等、价电子数相等的微粒是等电子体,所以与CO是等电子体的分子结构式为N≡N;极性分子的熔沸点较高,CO是极性分子,氮气是非极性分子,所以CO熔沸点较高,
故答案为:N≡N;CO;
(4)①铜为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1,
故答案为:[Ar]3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1;
②根据晶胞结构图可知,铜为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12,
故答案为:12;
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,则M为Cl元素,
①该晶胞中铜原子个数=4,Cl原子个数=8×+6×
=4,所以其化学式为CuCl,故答案为:CuCl;
②该晶胞中Cu原子个数为4,Cl原子个数=8×+6×
=4,晶体体积=
cm3=
cm3=
cm3,根据晶胞的结构可知,铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的
=
×
×
cm=
cm=(
×1010)pm,故答案为:
×1010.
解析
解:(1)Fe位于第四周期第VIII族,故答案为:第四周期第Ⅷ族;
(2)Fe(CO)x晶体的熔沸点较低,所以属于分子晶体;Fe原子价电子数是8,每个CO分子提供一个电子对,所以8+2n=18,n=5;只有配位键断裂,生成的物质是Fe,则形成的化学键是金属键;
故答案为:分子晶体;5;金属键;
(3)原子个数相等、价电子数相等的微粒是等电子体,所以与CO是等电子体的分子结构式为N≡N;极性分子的熔沸点较高,CO是极性分子,氮气是非极性分子,所以CO熔沸点较高,
故答案为:N≡N;CO;
(4)①铜为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1,
故答案为:[Ar]3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1;
②根据晶胞结构图可知,铜为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12,
故答案为:12;
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,则M为Cl元素,
①该晶胞中铜原子个数=4,Cl原子个数=8×+6×
=4,所以其化学式为CuCl,故答案为:CuCl;
②该晶胞中Cu原子个数为4,Cl原子个数=8×+6×
=4,晶体体积=
cm3=
cm3=
cm3,根据晶胞的结构可知,铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的
=
×
×
cm=
cm=(
×1010)pm,故答案为:
×1010.
某配位化合物为深蓝色晶体,由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成,其原子个数比为l4:4:5:1:1.其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素的外围电子排布为(n-1)d n+6nsl,回答下列问题.
(1)元素B、C、D的第一电离能的由大到小排列顺序为______.(用元素符号表示)
(2)D元素原子的最外层电子排布图为______.
(3)该配位化合物的化学式为______,配体的中心原子的杂化方式为______.
(4)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1:1和l:2,两种化合物可任意比互溶,解释其主要原因为______.
(5)A元素与B元素可形成分子式为A2B2的某化合物,该化合物的分子具有平面结构,则其结构式为______,分子中含有______个σ键,______个π键.
(6)A元素与E元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图.则该化合物的化学式为______.该化合物可在氯气中燃烧,生成一种棕黄色固体和一种气体,写出该反应的化学方程式______.
正确答案
解:某配位化合物为深蓝色晶体,由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成,其原子个数比为14:4:5:1:1.其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,则C为O元素、D为S元素;E元素的外围电子排布为(n-l)dn+6nsl,则n+6=10,故n=4,故其外围电子排布为3d104sl,则E为Cu;故该深蓝色晶体应含有[Cu(NH3)4]2+,SO42-,结合原子序数可知A为H、B为N,由原子数目之比,可知该配合物含有1个结晶水,故其化学式为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O,
(1)同主族自上而下第一电离能减小,故O元素第一电离能大于S元素,O与N元素同周期,N元素原子2p能级容纳3个电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能大于O元素,故第一电离能由大到小的排列顺序为:N>O>S,
故答案为:N>O>S;
(2)D为S元素,其原子的最外层电子排布图为 ,
故答案为:;
(3)由上述分析可知,该配位化合物的化学式为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O,配体为NH3,N原子价层电子对数=3+=4,N原子采取sp3杂化,
故答案为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O;sp3;
(4)O元素可与H元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1:1和l:2,则为H2O、H2O2,两种化合物可任意比互溶,其主要原因为:H2O与H2O2分子之间存在氢键,
故答案为:H2O与H2O2分子之间存在氢键;
(5)H元素与N元素可形成分子式为N2H2的化合物,该化合物的分子具有平面结构,N原子之间形成N=N双键,N原子与H原子之间形成N-H键,其结构式为H-N=N-H,分子中含有3个σ键,1个π键,
故答案为:H-N=N-H;3;1;
(6)H元素与Cu元素可形成一种红色化合物,由晶体结构单元可知,4个H原子位于内部,6个H原子位于棱上,晶胞中H原子数目=4+6×=6,3个Cu原子为内部,2个位于面心、12个位于顶点,故晶胞中Cu原子数目=3+2×
+12×
=6,故该化合物的化学式为CuH,该化合物可在氯气中燃烧,生成一种棕黄色固体和一种气体,应生成CuCl2、HCl,反应方程式为:2CuH+3Cl2
2CuCl2+2HCl,
故答案为:CuH;2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl.
解析
解:某配位化合物为深蓝色晶体,由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成,其原子个数比为14:4:5:1:1.其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,则C为O元素、D为S元素;E元素的外围电子排布为(n-l)dn+6nsl,则n+6=10,故n=4,故其外围电子排布为3d104sl,则E为Cu;故该深蓝色晶体应含有[Cu(NH3)4]2+,SO42-,结合原子序数可知A为H、B为N,由原子数目之比,可知该配合物含有1个结晶水,故其化学式为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O,
(1)同主族自上而下第一电离能减小,故O元素第一电离能大于S元素,O与N元素同周期,N元素原子2p能级容纳3个电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能大于O元素,故第一电离能由大到小的排列顺序为:N>O>S,
故答案为:N>O>S;
(2)D为S元素,其原子的最外层电子排布图为 ,
故答案为:;
(3)由上述分析可知,该配位化合物的化学式为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O,配体为NH3,N原子价层电子对数=3+=4,N原子采取sp3杂化,
故答案为:[Cu(NH3)4]SO4•H2O;sp3;
(4)O元素可与H元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1:1和l:2,则为H2O、H2O2,两种化合物可任意比互溶,其主要原因为:H2O与H2O2分子之间存在氢键,
故答案为:H2O与H2O2分子之间存在氢键;
(5)H元素与N元素可形成分子式为N2H2的化合物,该化合物的分子具有平面结构,N原子之间形成N=N双键,N原子与H原子之间形成N-H键,其结构式为H-N=N-H,分子中含有3个σ键,1个π键,
故答案为:H-N=N-H;3;1;
(6)H元素与Cu元素可形成一种红色化合物,由晶体结构单元可知,4个H原子位于内部,6个H原子位于棱上,晶胞中H原子数目=4+6×=6,3个Cu原子为内部,2个位于面心、12个位于顶点,故晶胞中Cu原子数目=3+2×
+12×
=6,故该化合物的化学式为CuH,该化合物可在氯气中燃烧,生成一种棕黄色固体和一种气体,应生成CuCl2、HCl,反应方程式为:2CuH+3Cl2
2CuCl2+2HCl,
故答案为:CuH;2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl.
锂-磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:2Na3PO4+4CuSO4+2NH3•H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu的第三能层的电子排布式______,与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有______(填元素符号),上述方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为______.
(2)PO43-的空间构型是______.
(3)氨基乙酸铜的分子结构如图1,氮原子的杂化方式为______.
(4)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,则CN-中含有的σ键与π键的数目之比为______.
(5)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元,如图2所示.则该化合物的化学式为______.
(6)铜晶体为面心立方最密堆积,铜的原子半径为r pm,则晶体铜密度的计算式为______ g/cm3.
正确答案
解:(1)Cu是29号元素,其基态Cu2+的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,第三能层电子排布式为:3s23p63d10;Cu最外层电子数为1,与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr;7号元素N原子的电子排布式为1s22s22p3,8号元素O原子的电子排布式为1s22s22p4,当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时,能量低比较稳定,N原子的电子处于半充满状态,是稳定状态,所以N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O<N;故答案为:3s23p63d10;K、Cr;O<N;
(2)PO43-中P原子的价层电子对=4+(5+3-4×2)=4,且不含孤电子对,所以其空间构型正四面体,故答案为:正四面体;
(3)氮原子最外层有5个电子,存在一对孤对电子,在化学式中形成了3条共价键,即形成了四条杂化轨道,则其杂化类型为:sp3,故答案为:sp3;
(4)在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的,含有1个ơ键,含有的2个π键,故CN-中含有的σ键与π键的数目之比为:1:2,故答案为:1:2;
(5)在该化合物的晶胞中Cu:12×()+2×(
)+3=6;H:6×(
)+1+3=6,所以Cu:H=1:1,故该化合物的化学式为 CuH,故答案为:CuH;
(6)铜晶体为面心立方最密堆积,则每个晶胞中含有铜的原子:8×()+6×(
)=4,Cu原子半径为rpm=r×10-10cm,假设晶体铜的密度为p,晶胞的边长为d,
=4r,d=2
r,则晶胞的体积是d3,则p•d3=
,解得p=
,故答案为:
.
解析
解:(1)Cu是29号元素,其基态Cu2+的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,第三能层电子排布式为:3s23p63d10;Cu最外层电子数为1,与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr;7号元素N原子的电子排布式为1s22s22p3,8号元素O原子的电子排布式为1s22s22p4,当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时,能量低比较稳定,N原子的电子处于半充满状态,是稳定状态,所以N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O<N;故答案为:3s23p63d10;K、Cr;O<N;
(2)PO43-中P原子的价层电子对=4+(5+3-4×2)=4,且不含孤电子对,所以其空间构型正四面体,故答案为:正四面体;
(3)氮原子最外层有5个电子,存在一对孤对电子,在化学式中形成了3条共价键,即形成了四条杂化轨道,则其杂化类型为:sp3,故答案为:sp3;
(4)在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的,含有1个ơ键,含有的2个π键,故CN-中含有的σ键与π键的数目之比为:1:2,故答案为:1:2;
(5)在该化合物的晶胞中Cu:12×()+2×(
)+3=6;H:6×(
)+1+3=6,所以Cu:H=1:1,故该化合物的化学式为 CuH,故答案为:CuH;
(6)铜晶体为面心立方最密堆积,则每个晶胞中含有铜的原子:8×()+6×(
)=4,Cu原子半径为rpm=r×10-10cm,假设晶体铜的密度为p,晶胞的边长为d,
=4r,d=2
r,则晶胞的体积是d3,则p•d3=
,解得p=
,故答案为:
.
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